Genotype en fenotype beschrijven aspecten van de discipline van de genetica, wat de wetenschap is van erfelijkheid, genen en variatie in organismen. Genotype is de volledige omvang van de erfelijkheidsinformatie van een organisme, terwijl fenotype verwijst naar de waarneembare kenmerken van een organisme, zoals structuur en gedrag. DNA, of deoxyribonucleïnezuur, is verantwoordelijk voor genotype en deels verantwoordelijk, samen met de omgeving, voor fenotype.

Genotype

DNA is de erfelijke genetische substantie die van de ene generatie op de volgende wordt doorgegeven. Het is een lange molecule bestaande uit herhalende suiker-fosfaatgroepen waarin een van de vier nucleotide-basen - stikstofhoudende moleculaire ringen - elke suikergroep afhangt. De genetische code brengt sequenties van drie aangrenzende DNA-basen, bekend als codons, in kaart voor de bouwstenen van eiwitten, aminozuren. Cellen organiseren en onderhouden DNA en bijbehorende eiwitten in chromosomen. Elke soort heeft een kenmerkend aantal chromosomen. Elke menselijke cel, behalve geslachtscellen, heeft bijvoorbeeld 46 chromosomen - het diploïde getal - verpakt als 23 paren. Je erven een set van 23 van elke ouder door seksuele reproductie. Geslachtscellen hebben een enkele set chromosomen - het haploidgetal - die na bevruchting fuseren en paren vormen, waardoor het diploïde aantal wordt hersteld. Aseksuele wezens, zoals bacteriën, hebben normaal slechts één chromosoom, hoewel ze een paar extra exemplaren van het enkele chromosoom kunnen houden en mogelijk extra stukjes DNA hebben die plasmiden worden genoemd. Voordat een cel kan delen, moet deze een kopie van zijn DNA maken zodat het het volledige genotype aan elke dochtercel kan verdelen.

Genexpressie

Genen zijn de delen van chromosomen die de cel bevatten code voor het maken van eiwitten. Slechts een deel van elk chromosoom codeert voor eiwitten - bij de mens vervult 98 procent van het chromosomale onroerend goed een aantal andere taken, zoals het creëren van structureel ribonucleïnezuur (RNA), het regelen van de werking van genen of, in het geval van junk-DNA, eenvoudigweg ruimte innemen . Uw genotype is de som van de informatie in uw genen. Eiwitten zijn verantwoordelijk voor uw fysieke kenmerken en, als enzymen, voor uw biochemische activiteiten. Daarom bepaalt de expressie van genen als eiwitten een groot deel van uw fenotype. Omgevingsfactoren kunnen genexpressie, fysieke structuur, intelligentie en gedrag beïnvloeden. Diploïde organismen hebben twee kopieën of elk gen, allelen genaamd, en de relatieve activiteit van elk allel beïnvloedt het fenotype van het organisme.

De oorzaken van genotype

Niemand weet hoe DNA de universele drager werd van de genetische code, of inderdaad hoe de genetische code ontstond. Veel wetenschappers schrijven de RNA World Hypothesis toe, waarin RNA de primaire genetische rol op zich nam in de vroegste levende wezens van de aarde, toen chemicaliën zich voor het eerst organiseerden in levensvormen. Op een gegeven moment nam DNA deze sleutelrol op zich. Organismen ontwikkelden het vermogen om hun DNA-moleculen te repliceren, kopieën naar nakomelingen te distribueren en de informatieve inhoud van DNA door de generaties te behouden. Evolutie, aangespoord door aanpassing aan de omgeving, mutatie, natuurlijke selectie en survival of the fittest, leidt tot meer complexe soorten met grotere genotypen. Hoewel wetenschappers een diep begrip hebben van de processen die het genotype van een soort behouden, zoals DNA-replicatie, genexpressie en -reproductie, is de oorzaak van waarom het leven en de genotypes voor het eerst tot stand kwamen nog steeds vertroebeld in het mysterie.

Fenotype

Fenotype, zoals de kleur van haar en ogen, wordt gedeeltelijk uitgedrukt door de processen van transcriptie en vertaling. Bij transcriptie kopieert de cel de door het gen gecodeerde informatie naar het molecuul-boodschapper-RNA (mRNA). Vertaling is het proces waarbij de cel eiwitten synthetiseert door mRNA-strengen te lezen en de juiste aminozuren aan elkaar te rijgen. Veel geavanceerde mechanismen zijn geëvolueerd om te bepalen welke genen tot expressie worden gebracht in verschillende cellen, weefsels en organen, wanneer expressie optreedt, en welke allelen domineren over andere allelen. Als u bijvoorbeeld één allel voor bruine ogen en één allel voor blauwe ogen hebt, hebt u bruine ogen omdat het gen voor bruine ogen dominant is. Hoewel het fenotype grotendeels op genotype is gebaseerd, kunnen vele factoren, waaronder de omgeving, verwondingen, ziektes en ervaring, een diepgaand effect hebben op het fenotype van een individu. Een prenatale voedingstekorten kunnen bijvoorbeeld interfereren met de expressie van genen of met de activiteit van enzymen tijdens de ontwikkeling, waardoor een permanente verandering in het fenotype van een organisme wordt veroorzaakt.